實驗四 組合電路中競爭與冒險完成VIP

1、實驗四 組合電路中的競爭與冒險姓名： 班級： 學(xué)號： 實驗時間：一、 實驗?zāi)康?、觀察組合電路中的競爭與冒險現(xiàn)象。2、了解消除競爭與冒險現(xiàn)象的方法。二、 實驗儀器及器件1、數(shù)字電路實驗箱、數(shù)字萬用表、示波器。2、74LS00、74LS20三、 實驗原理1、競爭冒險現(xiàn)象及其成因在組合邏輯電路中信號的傳輸可能通過不同的路徑而匯合到某一門的輸入端上。由于門電路的傳輸延遲，各路信號對于匯合點會有一定的時差。這種現(xiàn)象稱為競爭。這個時候如果電路的輸出產(chǎn)生了錯誤輸出，則稱為邏輯冒險現(xiàn)象。一般說來，在組合邏輯電路中，如果有兩個或兩個以上的信號參差地加到同一門的輸入端，在門的輸出端得到穩(wěn)定的輸出之前，可能出現(xiàn)短

2、暫的，不是原設(shè)計要求的錯誤輸出，其形狀是一個寬度僅為時差的窄脈沖，通常稱為尖峰脈沖或毛刺。2、檢查競爭冒險現(xiàn)象的方法在輸入變量每次只有一個改變狀態(tài)的簡單情況下，如果輸出門電路的兩個輸入信號A和是輸入變量A經(jīng)過兩個不同的傳輸途徑而來的，那么當(dāng)輸入變量的狀態(tài)發(fā)生突變時輸出端便有可能產(chǎn)生兩個尖峰脈沖。因此，只要輸出端的邏輯函數(shù)在一定條件下化簡成或則可判斷存在競爭冒險。3、消除競爭冒險現(xiàn)象的方法（1）接入濾波電路在輸入端并接一個很小的濾波電容Cf，足可把尖峰脈沖的幅度削弱至門電中的閾值電壓以下。（2）引入選通脈沖對輸出引進選通脈沖，避開險象。（3）修改邏輯設(shè)計在邏輯函數(shù)化簡選擇乘積項時，按照判斷組合電

3、路是否存在競爭冒險的方法，選擇使邏輯函數(shù)不會使邏輯函數(shù)產(chǎn)生競爭冒險的乘積項。也可采用增加冗余項方法。選擇消除險象的方法應(yīng)根據(jù)具體情況而定。組合邏輯電路的險象是一個重要的實際問題。當(dāng)設(shè)計出一個組合電路，安裝后應(yīng)首先進行靜態(tài)測試，也就是用邏輯開關(guān)按真值表依次改變輸入量，驗證其邏輯功能。然后再進行動態(tài)測試，觀察是否存在冒險。如果電路存在險象，但不影響下一級電路的正常工作，就不必采取消除險象的措施；如果影響下一級電路的正常工作，就要分析險象的原因，然后根據(jù)不同的情況采取措施加以消除。四、 實驗內(nèi)容實現(xiàn)函數(shù)， 并假定，輸入只有原變量即無反變量輸入 1、畫出邏輯圖，使易于觀察電路的競爭冒險現(xiàn)象。 2、列出

4、真值表。 3、靜態(tài)測試，即按真值表驗證其邏輯功能。4、觀察變量A變化過程中的險象：即取B=C=D=1，得F=A+A，A改接函數(shù)發(fā)生器（或?qū)嶒炏渑溆械模┑倪B續(xù)脈沖源，使工作頻率盡可能高。觀察是否出現(xiàn)險象，如有，請測出毛刺的幅度和寬度（中值寬度）。5、使F再經(jīng)過一級反相器，檢查險象是否影響下一級電路的正常工作。6、分別觀察變量B、D變化過程中產(chǎn)生的險象。7、用加冗余項法消除A變化過程中產(chǎn)生的險象。五、實驗內(nèi)容1、畫邏輯圖。將F化成以下形式：根據(jù)F的表達式可以畫出邏輯圖:2、列出真值表。（見表一）表一ABCDFF靜態(tài)測試0000000001000010110011110100000101000110

5、000111110000001001001010111011001100111101111110111111113、靜態(tài)測試，即按真值表驗證其邏輯功能。（見表一）A、B、C、D接入邏輯開關(guān)對表（1）靜態(tài)測試，得到的結(jié)果如表（1）的最后一列，可以知道表（1）的邏輯功能是正確的。4、觀察變量A變化過程中的險象：即取B=C=D=1，得，A改接函數(shù)發(fā)生器的連續(xù)脈沖源，工作頻率f=1MHz。此時輸出F出現(xiàn)競爭冒險現(xiàn)象，如下圖。由圖可知幅度為2.810V 寬度（中值寬度）為74.00ns5、使F再經(jīng)過一級反相器，檢查險象是否影響下一級電路的正常工作？加一反相器后，所得新險象和舊險象如下圖：舊險象->

6、新險象->由圖可知F再經(jīng)過一級反相器，由于A和A經(jīng)過的門數(shù)的個數(shù)不同，還是會出現(xiàn)競爭與冒險現(xiàn)象，其險象仍然影響下一級電路的正常工作，此時信號反相，險象也反相，其毛刺幅度和中值寬度不變。6、分別觀察變量B、D變化過程中產(chǎn)生的險象。（1）令A(yù)=C=1，D=0，B輸入1MHz連續(xù)脈沖，所得險象如下：經(jīng)比較和分析，B和B經(jīng)過的門數(shù)個數(shù)不同，而與A相等，所以其險象與A一樣。（2）令A(yù)=B=0，C=1，D輸入1MHz連續(xù)脈沖，得下圖：經(jīng)整理可得下圖經(jīng)分析可知，由于D和D經(jīng)過的門數(shù)基本一樣，門電路的傳輸延遲時差幾乎為0，所以此時可看到互補的競爭與冒險現(xiàn)象（或幾乎看不到競爭冒險現(xiàn)象）。7、用加冗余項法消除A變化過程中產(chǎn)生的險象。加冗余項BCD，即有化成以下形式：F=AB+BCD+ACD=AB+BCD+ACD+BCD化成以下形式：根據(jù)F可列出邏輯圖如下：根據(jù)邏輯圖在實驗箱中連線，A接入1MHz信號，得下圖：經(jīng)分析可知，當(dāng)B=C=D=1時，有冗余項BCD=1，而BCD=0，根據(jù)上式易知F=1，此時不論A和A是否經(jīng)過同樣數(shù)目的與非門都無法影響結(jié)果的輸出，表現(xiàn)為毛刺現(xiàn)象消失。六、實驗心得1、此次實驗用到的非門較多，而實驗箱中只有與非門，連線時需要一定的耐心。2、本次實驗，